Enfoques experimentales para la síntesis de estructuras metal-orgánicas de baja valencia a partir de enlaces de fosfina multitópicos

Summary

Aquí, describimos un protocolo para la síntesis de estructuras metal-orgánicas de baja valencia (LVMOF) a partir de metales de baja valencia y enlazadores de fosfina multitópicos en condiciones libres de aire. Los materiales resultantes tienen aplicaciones potenciales como catalizadores heterogéneos imitadores de catalizadores homogéneos a base de metales de baja valencia.

Abstract

Los marcos metal-orgánicos (MOF) son objeto de un intenso enfoque de investigación debido a sus aplicaciones potenciales en almacenamiento y separación de gas, biomedicina, energía y catálisis. Recientemente, se han explorado los MOF de baja valencia (LVMOF) para su uso potencial como catalizadores heterogéneos, y los enlazadores de fosfina multitópicos han demostrado ser un bloque de construcción útil para la formación de LVMOF. Sin embargo, la síntesis de LVMOF utilizando enlazadores de fosfina requiere condiciones que son distintas de las de la mayoría de la literatura sintética de MOF, incluida la exclusión de aire y agua y el uso de moduladores y disolventes no convencionales, lo que hace que sea algo más difícil acceder a estos materiales. Este trabajo sirve como un tutorial general para la síntesis de LVMOF con enlazadores de fosfina, incluyendo información sobre lo siguiente: 1) la elección juiciosa del precursor metálico, modulador y solvente; 2) los procedimientos experimentales, las técnicas libres de aire y el equipo requerido; 3) el almacenamiento y manejo adecuados de los LVMOF resultantes; y 4) métodos de caracterización útiles para estos materiales. La intención de este informe es reducir la barrera a este nuevo subcampo de la investigación MOF y facilitar los avances hacia nuevos materiales catalíticos.

Introduction

Los marcos metal-orgánicos, o MOF, son una clase de materiales cristalinos y porosos¹. Los MOF se construyen a partir de iones metálicos o nodos de grupos de iones metálicos, a menudo denominados unidades de construcción secundarias (SBU), y enlazadores orgánicos multitópicos para dar estructuras de red bidimensionales y tridimensionales². En las últimas tres décadas, los MOF se han estudiado ampliamente debido a su uso potencial en el almacenamiento de gas³ y separación⁴, biomedicina⁵ y catálisis⁶. La abrumadora mayoría de lo....

Protocol

1. Configuración de la línea Schlenk

1. Asegúrese de que todos los grifos estén cerrados, luego asegure la trampa fría a la línea Schlenk con una junta tórica (se utilizó el tamaño 229 en nuestra configuración, aunque el tamaño puede variar según la línea Schlenk específica utilizada) y una abrazadera.
2. Encienda la bomba de vacío (balasto de gas cerrado) y luego abra los grifos de la línea Schlenk de modo que todo el aparato esté abierto al vacío.
   NOTA: No abra ningún grifo de las mangueras ni de ningún otro grifo que esté abierto al aire; El aparato debe ser un sistema cerrado bajo un vacío dinámico.
3. Espere al menos 5 min....

Results

La síntesis exitosa de Sn1-Pd produce un sólido cristalino de color amarillo brillante. Los productos Pd(0) MOF que utilizan enlazadores de fosfina tetratópica análogos también son amarillos. La forma más efectiva de determinar si la reacción fue exitosa es recolectar el patrón PXRD y evaluar la cristalinidad de la muestra. Por ejemplo, la Figura 2 muestra el patrón PXRD de Sn1-Pd cristalino. Las características clave para verificar que la muestra es cristal.......

Discussion

Hay varios pasos críticos en el protocolo que deben seguirse para lograr el producto LVMOF basado en fosfina deseado con suficiente cristalinidad. La primera es que la mezcla de precursor metálico y modulador (en este caso, tetrakis(trifenilfosfina)paladio(0) y trifenilfosfina, respectivamente) debe disolverse independientemente del enlazador de fosfina multitópico (en este caso, Sn1). Esto es para evitar la formación rápida e irreversible de polímeros de coordinación amorfos, que ocurre cuando la concen.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2800 Limpiador ultrasónico, 3/4 galón, 40 kHz	Branson	CPX2800H	Se utiliza para sonicar
argón, pureza ultra alta	Matheson	G1901101	Se utiliza como fuente de gas inerte
D8 ADVANCE Difractómetro de rayos X en polvo	Bruker		Se utiliza para recopilar patrones PXRD
Frasco Dewar	Chemglass Ciencias de la Vida CG159303		Dewar utilizado para nitrógeno líquido
Frasco,  Válvula de alto vacío, capacidad (mL) 10, tamaño de la válvula 0-4 mm	Vidrio sintético	F490010	Recipiente de reacción denominado "matraz de 10 ml"
Papel de filtro cualitativo de grado 2, estándar, círculo de 42,5 mm	Whatman	1002-042	Se utiliza para el aislamiento
de productos Cloruro de metileno (HPLC)	Fisher Scientific	MFCD00000881	Secado y desoxigenado antes de su uso
Sn1 (enlazador de fosfina tetratópica)			Preparado de acuerdo con el procedimiento de la literatura (ref. 15)
SuperNuova+ Placa calefactora de agitación	Thermo Fisher Scientific	SP88850190	Se utiliza para calentar el baño de aceite
Tetrakis (trifenilfosfina) paladio(0), 99% (99.9 + %-Pd)	Strem Chemicals	46-2150	Fuente comercial de Pd(0)
Tolueno (HPLC)	Fisher Scientific	MFCD00008512	Secado y desoxigenado antes de usar
trifenilfosfina, ≥ 95.0% (GC)	Sigma-Aldrich	93092	Utilizado como modulador
Papel de pesaje	Fisher Scientific	09-898-12B	Utilizado para la adición de sólidos